La cogeneración

Cogeneracion, cilclos , y tipos de motores

La cogeneración es una alternativa más eficiente para el suministro de las necesidades energéticas. Consiste en la producción y utilización simultánea de energía eléctrica o mecánica y calor.
Lo que distingue la cogeneración de la simple generación de energía mecánica o eléctrica es la utilización del calor de estas máquinas ceden al medio ambiente.

El caso más habitual es el de la cogeneración de energía eléctrica y térmica.

Ventajas de la cogeneración

  • Ahorro energético. consecuencia del aumento del rendimiento de la transformación.
  • Ahorro económico. Viene dado por la diferencia de precio entre la energía eléctrica y los combustibles fósiles, pues en la cogeneración pasamos, en general, a utilizar solo combustibles fósiles.
  • Mayor respeto al medio ambiente.
    • El combustible utilizado será menor así que las emisiones también disminuirán
    • Los combustibles usados en cogeneración suelen ser de mayor calidad (destaca el gas natural)
  • Más independencia y seguridad en el suministro de energía eléctrica. ofrece una fiabilidad más alta de la que pueden ofrecer las redes eléctricas expuetas a cortes de suministro, microcortes, sobrecargas.
  • Permite a demás reducir la carga de las líneas de transporte mejorando su eficiencia.
  • Acerca los puntos de generación a los de consumo reduciendo pérdidas por transporte.
  • Reduce el factor de utilización de las centrales eléctricas convencionales.
  • Se reducen fluctuaciones en el consumo diario.

No es una tecnología moderna. Desde la primera mitad del siglo XX muchas empresas producían su propia electricidad con pequeñas turbinas de vapor o hidráulicas para paliar la baja fiabilidad de la red.

Clasificación de los sistemas de cogeneración

Según la secuencia de generación y consumo

Según esta clasificación tenemos los sistemas de cabecera o topping y los de cola o bottoming.

En los ciclos de cabecera el combustible convencional es el que aporta la energía la sistema de cogeneración para obtener el calor y la electricidad usados por el usuario.

En los ciclos de cola se utiliza el calor o combustible residual para obtener calor útil y electricidad mediante el sistema de cogeneración. Es decir que los residuos del usuario son el combustible del sistema de cogeneración.

Según la conexión del alternador

Podemos distinguir entre los sistemas aislados o en isla y los sistemas integrados o interconectados

La diferencia radica en que en los sistemas aislados o en isla el generador del sistema de cogeneración no está conectado al a red eléctrica pública pro lo que el sistema deberá de regular la potencia generada y la frecuencia de la energía eléctrica producida. Mientras que en los sistemas integrados o interconectados el generador va a estar conectado en paralelo ala red eléctrica pública. Hay doble seguridad de suministro eléctrico.

Según el motor térmico utilizado

Ésta, es la clasificación que más determina las características de las centrales de cogeneración.

Turbina de vapor

Las turbinas de vapor son el motor térmico más empleado en la generación convencional de energía eléctrica, pero no lo son tanto en la cogeneración. Los ciclos de turbina de vapor suelen utilizarlos grandes usuarios con vapor a media o alta presion como fluido portador del calor.

También se usa la turbina de vapor cuando hay calor residual o combustible que o se puede quemar en otro tipo e motor.

Las potencias instaladas son elevadas, hablamos de MW y el coste de la instalación también aunque el precio por potencia instalada es menor que el de los motores alternativos y ciclo combinado.

Este tipo de instalaciones son complejas.

Centro de los ciclos de turbina de vapor podríamos distinguir dos casos más según la operación de la turbina.

  1. Instalaciones de turbina de vapor de contrapresión. El vapor que se produce en una caldera se expansiona en una turbina hasta la presiónd e trabajo del usuario y el vapor de escape de la turbina es el calor útil del sistema de cogeneración
  2. Instalaciones de turbina de vapor de condensación con extracción.  El vapor se expande en la turbina hasta una presión por debajo de la atmosférica mediante un condensador. Así se aumenta el salto entálpico en la turbina y su potencia.

Turbina de gas

En este ciclo, el calor útil de la turbina de gas se obtiene de los gases de escape de la turbina que están a alta temperatura.

Ciclo combinado

 

Motor de combustión interna alternativo